A Koopman-based residual modeling approach for the control of a soft robot arm

控制器(灌溉) 运动学 软机器人 残余物 控制理论(社会学) 控制(管理) 计算机科学 模型预测控制 机器人 控制工程 工程类 人工智能 算法 物理 生物 经典力学 农学
作者
Daniel Bruder,David Bombara,R.J.K. Wood
出处
期刊:The International Journal of Robotics Research [SAGE Publishing]
卷期号:44 (3): 388-406 被引量:9
标识
DOI:10.1177/02783649241272114
摘要

Soft robots are challenging to model and control due to their poorly defined kinematics and nonlinear dynamics. Recently, Koopman operator theory has been shown capable of constructing control-oriented soft robot models from data. However, building these models requires extensive data collection and they do not necessarily generalize well outside of the training observations. This paper presents a more data-efficient and generalizable approach to soft robot modeling that first identifies a physics-based Koopman model then supplements it with a data-driven residual Koopman model. The resulting combined model is linear and thus compatible with real-time model-based control techniques such as Model Predictive Control (MPC). The efficacy of the approach is demonstrated on several simulated systems and on a real soft robot arm, where it is shown to generate models that are more accurate than purely physics-based models and require less data to construct than purely data-driven models. Using a model-based controller, the soft arm is able to successfully track end effector trajectories, perform a pick-and-place task, and write on a dry-erase board, showcasing the applicability of this framework to increase the capabilities of soft robotic systems.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
yy完成签到,获得积分10
刚刚
2秒前
沉静的皮卡丘完成签到,获得积分10
2秒前
调皮秋完成签到,获得积分10
2秒前
wyg117完成签到,获得积分10
3秒前
英勇念文发布了新的文献求助10
4秒前
7秒前
111完成签到,获得积分10
9秒前
慕青应助现实的书本采纳,获得10
9秒前
10秒前
13秒前
NexusExplorer应助xxs采纳,获得10
13秒前
欣喜的雨泽完成签到,获得积分20
14秒前
15秒前
虚心烧鹅发布了新的文献求助10
16秒前
桐桐应助RU采纳,获得10
16秒前
尊敬的初曼关注了科研通微信公众号
16秒前
17秒前
烟花应助雪白飞薇采纳,获得10
17秒前
17秒前
19秒前
帅帅完成签到 ,获得积分10
20秒前
李爱国应助欣喜的雨泽采纳,获得10
22秒前
echo发布了新的文献求助10
22秒前
无辜的觅荷完成签到,获得积分20
22秒前
BIBIYU完成签到 ,获得积分10
23秒前
虚心烧鹅完成签到,获得积分20
25秒前
Endeavor完成签到,获得积分10
26秒前
28秒前
666完成签到,获得积分20
29秒前
大气代珊关注了科研通微信公众号
30秒前
31秒前
Pdnnnnn完成签到,获得积分10
33秒前
雪白飞薇发布了新的文献求助10
33秒前
年轻的怀蕊完成签到 ,获得积分10
34秒前
34秒前
Adhklu完成签到 ,获得积分10
35秒前
Yan发布了新的文献求助10
35秒前
36秒前
blue完成签到,获得积分10
37秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Picture this! Including first nations fiction picture books in school library collections 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Unlocking Chemical Thinking: Reimagining Chemistry Teaching and Learning 555
Photodetectors: From Ultraviolet to Infrared 500
信任代码:AI 时代的传播重构 450
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6357722
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8172278
关于积分的说明 17207451
捐赠科研通 5413235
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2864968
邀请新用户注册赠送积分活动 1842489
关于科研通互助平台的介绍 1690595